基于MC9S12的船舶机舱远程监测系统研究

李海凤

（渤海船舶职业学院，辽宁葫芦岛 125005）

0 引言

迅猛发展的科学技术成为现代工业进步的有效源泉，它使得现代船舶机舱监测系统更加智能化、自动化、复杂化，与此同时，各个子系统之间更加相互关联，这就要求船舶机舱监测系统具有更强的安全性和可靠性[1]。

本系统采用具有CAN功能的MC9S12系列的单片机，可以对多路信号进行巡检，并且编程简单，具有RS232的通信能力，可以与上位计算机组网并进行远程通信，监测船舶机舱的各种信号，在出现故障时能够快速、准确地实现报警并记录。

1 系统组成

本系统的远程监控系统主要由信号采集、数据传输和远程监控三个部分组成[2]。系统总体构成如图1所示。

2 系统硬件设计与实现

系统的硬件部分包括机舱中各种报警信号采集模块和远程通信模块两部分。报警信号采集模块主要包括传感器、前置放大器、滤波电路几个部分。远程通信模块主要由单片机、信号发送模块、存储器、打印机、显示器、电源电路等组成。系统硬件组成如图2所示。

2.1 前置放大器

传感器感应的信号较弱，并易受到电源、相连设备的干扰。因此在信号转换之前，设计前置放大器如图3所示[3]。

2.2 滤波电路

前置放大器中采用的是差分放大器，能够有效地提高的共模抑制比，抑制共模信号，但还是一定的共模信号对有效的差模信号进行工频（50 Hz）干扰，所以选择双T网络有源陷波电路专门滤除工频干扰[3]。电路如图4所示。

2.3 单片机控制单元

系统是通过单片机控制通信模块来实现报警数据的无线传输。单片机主要工作就是对报警信号进行采集，通过串口对通信模块发送相关指令，使数据实现无线传输。本系统中的通信模块采用的是GPRS模块，它主要完成与单片机之间的数据交换。系统中控制芯片采用单片机MC9S12XS128，这种单片机具有以上特点：

1）总线频率很高，处理能力快；

2）单片机内部程序中增加了172条额外指令，可执行32位计算；

3）在片内还拥有128 kB的Flash ROM，8kB的RAM和2 kB的EEPROM；

4）具备完全的CAN功能，改进了中断处理能力；

5）集成了中断控制器，具有丰富的寻址方式。有7个优先级，最多可有117个中断源。

2.4 无线通信模块

SIM300可实现GPRS模块与远程服务器之间的数据交换。

1）频带范围宽。它是是一款三频段GSM/GPRS模块，可在全球范围内的 EGSM 900 MHZ、DCS1800 MHZ、 PCS1900 MHZ三种频率下工作，能够提供多达10种的GPRS多信道类型。

2） 内部有RS-232电平转换电路，可以使模块和PC机直接相连。

3） 只要在GPRS网络支持的范围内，通过此模块的GPRS功能用户能够实现无线上网。

单片机通过AT指令(Attention)对SIM300实现控制，数据传输是通过单片机的SCI串口来进行的。AT指令集是从终端设备或数据终端设备向终端适配器或数据电路终端设备发送的。用户可以通过AT指令进行呼叫、电话本、短信、传真、数据业务等方面的控制[4]。AT指令编程简单，使用它可以配置调制解调器，配合各种通信软件工作，与远端系统通信，发起或应答一个呼叫。

4）系统软件设计与实现

监测系统通过对软件设计的分析，可以更加明确整个系统的工作原理和设计思路。系统软件包括两部分：监测终端软件和远程服务器监测软件。监测终端软件即为单片机MC9512XS128编程软件，可以在Code Warrior开发环境中开发进行的，可生成可执行文件并下载到单片机中[5]。主要是完成监测传感器数据的采集控制、A/D转换、发送等功能;远程服务器监测软件是远程计算机软件，主要是完成对各种电信号数据的接收、显示、存储及报警等功能。

3 结论

本文设计了一种基于单片机的具有远程通信功能的船舶机舱监测报警系统，可以通过数据采集模块，将有效信息传送到单片机，完成现场数据的采集和处理，并可进行独立报警和延伸显示;同时可将信息数据传送到远程监测站，并可进行显示、报警和打印处理等操作。

[1] 赵杰，崔益烽，刘小龙. 某型登陆艇机舱综合监测报警系统的设计[J]. 船电技术，2011, (9)：38-40.

[2] 庄肖波，戴晓强，刘维. 船舶机舱监控报警平台的设计[J]. 船海工程，2006, 35(1)：52-54.

[3] 祁欣, 陈娟, 刘殿魁.利用近饱和磁化产生的巴克豪森效应测量铁磁件二轴应力.计量学报，1999, (1).

[4] 李朝青. 单片机&DSP外围数字IC技术手册「M〕.北京：北京航空航天大学出版社，2003.

[5] 求是科技. 单片机典型模块设计实例导航「M〕.北京：人民邮电出版社，2006.